一种汽车防追尾碰撞系统、方法及单片机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种汽车防追尾碰撞技术。
【背景技术】
[0002] 随着全球汽车保有量的迅猛增长，汽车给人们的出行带来了极大的便利，推动了 社会经济的发展和人类物质文明的进步，但由此带来的道路交通事故给人民生命财产和国 民经济造成了巨大的损失。世界卫生组织表明：每年全球于交通事故中受到伤害的人数大 概有2000万至5000万人，于道路交通事故死亡的人数大概有130万人，于道路交通事故所造 成的经济损失大概为5180亿美金。道路交通事故即将成为除精神压力症和心血管病外致使 人们不正常死亡的第三大直接原因。与其他国家相比，我国的道路交通事故尤为严重，每年 约发生400万起，受伤人数约30万，死亡人数达到7万左右，直接经济损失近10亿元。通过对 交通事故的分析显示：大于65%的车辆相撞属于追尾碰撞，且车辆追尾事故占全国交通事 故总量的30%-40%，汽车发生追尾事故最重要原因是由于驾驶员没能及时做出反应。据一 项分析显示：如果驾驶员提前有〇. 5s的预警时间并能及时地采取预防措施，就可避免大约 60%的追尾事故;假设驾驶员能够有提前Is左右的预警时间，就可避免超过90%的追尾事 故。
[0003] 目前，虽然国外的汽车防追尾系统取得了一定的研究成果，但是由于成本等问题， 该系统仅仅局限在一些豪华车上。而我国在汽车防追尾控制系统上的研究起步较晚，研制 水平不高，研究机构相对分散，且所能实现的功能相对单一，只考虑了安全性，仍然处于实 验阶段。
[0004] 中国专利CN 201510121475.0提出公开了一种汽车防追尾预警系统，当实际车距 小于预设的第一安全距离时发出防撞报警触发信号；当某一台汽车发送的所述实际车距小 于预设的第二安全距离时，向该汽车及其周边汽车发出第二防撞提示信号。中国专利CN 201210203507.8公开了 一种高速公路汽车防追尾前车的自适应报警方法，该方法基于安全 时间逻辑算法，能够适应驾驶员特性及行驶环境，对安全时间门限值即报警阈值进行实时 自适应调整。但无论何种预警方式，预警始终都是基于自车的。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对目前预警都是基于自车的技术难点，提供一种汽车防追尾碰 撞系统、方法及单片机，其跳出传统的预警思维模式，能够基于前车一起实现防追尾碰撞预 警，可以大大减少追尾事故的概率，提高行车安全，促进汽车防追尾碰撞系统的发展与完 善。
[0006] 本发明的目的通过如下技术方案实现：
[0007] 本发明提供一种汽车防追尾碰撞系统，其包括：
[0008] 环境感知模块、主控单元、执行单元、车载单元；
[0009] 所述主控单元通过外设通信接口与环境感知模块相连，通过线路与自车的执行单 元相连;通过专用短程通信DSRC接口与自车的车载单元相连;所述自车的车载单元通过车 载自组网的DSRC技术与前车上的车载单元通信；
[0010] 所述前车上的车载单元通过电子硬件接口产生的中断信号控制前车中执行单元 的前车制动灯。
[0011] 更进一步地，所述执行单元包括:设置在自车的led指示灯、蜂鸣器、辅助制动电 机、安全带预紧电机、节气门驱动电机，以及设置在前车中的前车制动灯；
[0012] 所述主控单元包括:单片机、第一电磁继电器和第二电磁继电器；
[0013] 所述第一电磁继电器、第二电磁继电器通过所述I/O接口与单片机相接;所述第一 电磁继电器通过线路与所述LED指示灯、蜂鸣器和辅助制动电机相连;所述第二电磁继电器 通过线路与所述辅助制动电机、安全带预紧电机、节气门驱动电机相接;所述前车中的前车 制动灯由前车上的车载单元通过电子硬件接口产生的中断信号控制；
[0014] 所述单片机通过外设通信接口接收到处理后的激光雷达测距信号、自车速度信号 和相对车速信号;根据提取到的激光雷达测距信号得到前后两车之间的实际车距鉍，以及， 根据自车速度信号和相对车速信号计算得到第一临界安全车距Dte和第二临界安全车距 〇除2 ;若确定S实< D临2成立，贝輸定碰撞不可避免，发送指令触发第二电磁继电器闭合;若确定 S实< D临2不成立，则继续判断Dfe〈S实< 0粒是否成立，若确定0临2〈鉍< 成立，则确定碰撞可 能发生，发送指令触发第一电磁继电器闭合，并同时通知自车的车载单元发射预警信号给 前车的车载单元;若确定D临2〈S实< D临1不成立，则所述单片机通过外设通信接口接收到下一 组处理后的激光雷达测距信号、自车速度信号和相对车速信号。
[0015] 更进一步地，所述的主控单元还包括：
[0016] 存储器;所述存储器通过外设通信接口接收到所述环境感知模块传输的激光雷达 测距信号、自车速度信号和相对车速信号，并将其存储。
[0017] 更进一步地，所述环境感知模块包括：
[0018] 前方车辆检测单元、车辆信号采集单元和信号处理电路；
[0019] 所述前方车辆检测单元包括机器视觉传感器，通过所述机器视觉传感器对前方障 碍物进行检测，将检测到的车辆前方图像进行数字图像处理，并对经过数字图像处理后的 图形进行模式识别，若识别到前方车辆则会继续对其进行追踪；
[0020] 所述车辆信号采集单元包括激光雷达测距传感器和速度传感器;通过所述激光雷 达测距传感器实时测量前后两车之间的距离和相对车速，并对距离数据进行处理使其更加 接近实际值，得到处理后的激光雷达测距信号；对相对车速数据进行处理使其更加接近实 际值，得到处理后的相对车速信息;通过所述速度传感器实时感知自车车速，对感知到的自 车车速进行相关处理使其更加接近实际值，得到处理后的自车速度信号。
[0021] 所述信号处理电路对所述车辆信号采集单元处理后的激光雷达测距信号、相对车 速信息和自车速度信号进行滤波处理，并输送出去。
[0022] 本发明还提供一种汽车防追尾碰撞方法，其包括：
[0023]步骤S101，提取激光雷达测距信号、自车速度信号和相对车速信号；
[0024]步骤S102,根据提取到的激光雷达测距信号得到前后两车之间的实际车距S实，以 及，根据自车速度信号和相对车速信号计算得到第一临界安全车距Dte和第二临界安全车 距0临2 ;
[0025] 步骤S103,判断S实临2是否成立？若成立，则表明碰撞不可避免，于是执行步骤 S107;若不成立，则执行步骤S104;
[0026]步骤S104，判断D临2〈S实< D临1是否成立?若成立，则表明碰撞可能发生，于是执行步 骤S105,并同时执行步骤S106。若不成立，则返回步骤S101提取下一组激光雷达测距信号、 自车速度信号和相对车速信号；
[0027] 步骤S105,发生指令触发第一电磁继电器闭合;所述第一电磁继电器闭合控制所 述LED指示灯、蜂鸣器和辅助制动电机启动；
[0028]步骤S106,通知本车的车载单元发射预警信号给前车上的车载单元;所述前车上 的车载单元用于解析到预警信息，并触发电子硬件接口产生中断信号控制前车制动灯亮 起；
[0029] 步骤S107,发送指令触发第二电磁继电器闭合;所述第二电磁继电器的闭合控制 所述辅助制动电机、安全带预紧电机、节气门驱动电机启动。
[0030] 更进一步地，所述激光雷达测距信号、自车车速和相对车速通过如下过程获取：
[0031] 通过机器视觉传感器对前方障碍物进行检测，并根据检测结果识别到前方车辆则 会对其进行追踪；
[0032] 通过所述激光雷达测距传感器实时测量前后两车之间的距离和相对车速，并对距 离数据进行处理使其更加接近实际值，得到处理后的激光雷达测距信号;对相对车速数据 进行处理使其更加接近实际值，得到处理后的相对车速信息；
[0033] 通过所述速度传感器实时感知自车车速，对感知到的自车车速进行相关处理使其 更加接近实际值，得到处理后的自车速度信号；
[0034]在提取前利用信号处理电路对所述激光雷达测距信号、相对车速信息和自车速度 信号进行滤波处理。
[0035]更进一步地，所述步骤S102中计算所述第一临界安全车距和第二临界安全车 距Dl站所采用的公式如下：
[0038]其中，uo为驾驶员接到紧急制动信号时的自车车速;Tl为驾驶员反应时间、^为制 动协调时间、t3为减速度增长时间;amax表示制动过程中最大制动减速度;cb表示对应可能发 生碰撞情况下的制动后两车间第一安全距离;d 2表示对应碰撞不可避免情况下的制动后两 车间第二安全距离。
[0039] 更进一步地，在所